環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為全社會(huì)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)，環(huán)境監(jiān)測(cè)、垃圾焚燒、污染治理等都離不開(kāi)一系列的環(huán)保專用材料、設(shè)備和儀器等的支撐。本文通過(guò)對(duì)比研究的方法，分析國(guó)內(nèi)外環(huán)保裝備涉及的關(guān)鍵新材料的優(yōu)劣，歸納出我國(guó)環(huán)保裝備關(guān)鍵新材料的發(fā)展現(xiàn)面臨缺少核心技術(shù)，材料穩(wěn)定性差，企業(yè)自主創(chuàng)新體系亟待建設(shè)和完善，設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)落后等問(wèn)題，并結(jié)合環(huán)保裝備的發(fā)展趨勢(shì)，提出了推動(dòng)我國(guó)環(huán)保裝備關(guān)鍵新材料發(fā)展的相關(guān)建議。

　　1 環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展背景

　　1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

　　環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)起源于美國(guó)和歐洲工業(yè)國(guó)，經(jīng)過(guò)50多年的創(chuàng)新發(fā)展，已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一。預(yù)計(jì)到2020年末，世界環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值超過(guò)10 000億美元，成為重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一。北美地區(qū)以美國(guó)為主約占全球環(huán)保裝備市場(chǎng)的40%;歐洲地區(qū)以德國(guó)為代表占30%，以中國(guó)、日本和韓國(guó)為代表的亞洲國(guó)家占25%左右。2019年，我國(guó)環(huán)境污染防治專用設(shè)備產(chǎn)量78.78萬(wàn)臺(tái)套(表1)，其中大氣污染防治設(shè)備、水質(zhì)污染防治設(shè)備、固體廢棄物表處理設(shè)備都具備較大產(chǎn)能，如表1所示。但環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)低端化、同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重，先進(jìn)技術(shù)裝備替代推廣困難，造成我國(guó)與國(guó)際綠色發(fā)展強(qiáng)國(guó)仍有較大差距。

　　1.2 主要國(guó)家和地區(qū)環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃

　　美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家部署較為超前，我國(guó)奮勇直追，近年來(lái)的政策支持力度增大。從20世紀(jì)70年代以來(lái)，美國(guó)、德國(guó)、日本先后建立了較為完善、健全的環(huán)境管理法律法規(guī)體系(表2)。我國(guó)的環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃具有很強(qiáng)的針對(duì)性，先后印發(fā)《“十三五”國(guó)家倡議性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《關(guān)于加快推進(jìn)環(huán)保裝備制造業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確加快發(fā)展先進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　2 環(huán)保裝備涉及的關(guān)鍵新材料

　　2.1 先進(jìn)有色材料

　　2.1.1 主要材料

　　有色金屬材料在環(huán)保設(shè)備的使用比例中僅次于鋼鐵材料，主要用于各種泵體、殼體、活塞閥門(mén)等關(guān)鍵部位，基本涵蓋銅合金、鋁合金、鈦合金、鎳合金和鉛合金等全部有色金屬材料。不同的金屬材料具備不同的特性，裝備環(huán)保設(shè)備的不同的關(guān)鍵部位，如表3所示。

　　2.1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

　　2018年，我國(guó)有色金屬行業(yè)在質(zhì)量不斷提高的前提下，產(chǎn)量穩(wěn)步上升，鋁、銅、鎳、鉛等10種主要有色金屬產(chǎn)量達(dá)到5687.9萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)6%，產(chǎn)銷率為99.8%。隨著淘汰落后產(chǎn)能政策的深化與轉(zhuǎn)型升級(jí)政策的出臺(tái)，有色金屬行業(yè)逐步走向可持續(xù)發(fā)展之路，如表4所示。通過(guò)技術(shù)積累與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，我國(guó)有色金屬在氧化鋁產(chǎn)業(yè)、鋁電解技術(shù)、有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)、有色金屬二次資源回收及有色金屬加工等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。但是我國(guó)有色金屬行業(yè)高端選礦、冶煉與壓延加工設(shè)備核心技術(shù)缺乏，受制于德國(guó)、日本等國(guó)的先進(jìn)企業(yè)。

　　2.1.3 發(fā)展趨勢(shì)

　　一是我國(guó)有色金屬行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題嚴(yán)重。從2012年開(kāi)始，經(jīng)過(guò)嚴(yán)厲整頓我國(guó)有色行業(yè)應(yīng)淘汰的落后產(chǎn)能已不多，產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題得到明顯好轉(zhuǎn)。二是行業(yè)仍需綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)。在技術(shù)創(chuàng)新上，基本形成產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系，基本滿足高端裝備的需求，但在重金屬污染防控和能耗方面仍需進(jìn)一步降低。三是“兩化融合”發(fā)展不足。選冶、冶煉、加工環(huán)節(jié)的關(guān)鍵工藝數(shù)控化率為80%左右，智能制造工廠倡議仍需加快推進(jìn)。

　　2.2 高性能膜材料

　　2.2.1 主要材料

　　高性能膜材料是指具有穩(wěn)定性高、分離性能高、成本低和壽命長(zhǎng)等特征，可滿足工程化應(yīng)用需求的膜材料，是新型高效分離技術(shù)的核心材料，在解決水資源、能源和環(huán)境問(wèn)題方面發(fā)揮著倡議性作用。根據(jù)膜材料應(yīng)用對(duì)象的不同，主要可分為水處理膜、特種分離膜、氣體分離膜等。水處理膜主要是指用于地表水和污水凈化處理的膜，是全球膜市場(chǎng)份額最大的一類膜材料。特種分離膜主要是指能夠在溶劑、高溫和化學(xué)反應(yīng)等苛刻環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的薄膜材料，主要包括陶瓷膜、滲透汽化膜和離子交換膜。氣體分離膜主要用于氣體與氣體分離、氣體中雜質(zhì)組分的脫除等，按材料性質(zhì)可分為有機(jī)膜材料和無(wú)機(jī)膜材料，如表5所示。

　　2.2.2 發(fā)展現(xiàn)狀

　　近年來(lái)，國(guó)內(nèi)膜材料產(chǎn)業(yè)年增長(zhǎng)速度為15%左右。其中，水處理膜材料已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化及規(guī)模化應(yīng)用，進(jìn)入相對(duì)成熟期，占據(jù)絕大部分的市場(chǎng)份額，市場(chǎng)增長(zhǎng)速度有所放緩;特種分離膜材料正處于產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展階段，膜品種與應(yīng)用規(guī)模不斷增加，銷售額進(jìn)入高速增長(zhǎng)期;氣體分離膜材料得到初步產(chǎn)業(yè)化，隨著環(huán)保要求的提高，氣固分離膜、揮發(fā)性有機(jī)物回收膜等發(fā)展迅速。據(jù)中國(guó)膜工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，到2023年我國(guó)膜產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值接近 4 000億元，膜產(chǎn)品制造業(yè)的年增長(zhǎng)率將超過(guò)20%。盡管我國(guó)高性能膜材料領(lǐng)域已取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但仍面臨一定困難及挑戰(zhàn)。一是膜產(chǎn)業(yè)原始創(chuàng)新能力不足;二是膜產(chǎn)品系列化、高端化應(yīng)用程度不夠;三是膜產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度不高、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)差。

　　2.2.3 發(fā)展趨勢(shì)

　　一是膜材料基礎(chǔ)理論及前沿技術(shù)創(chuàng)新不斷加強(qiáng)，打破Trade—off現(xiàn)象對(duì)膜材料性能限制、開(kāi)發(fā)顛覆性膜材料產(chǎn)品成為研究熱點(diǎn);二是膜技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，膜與其他技術(shù)的集成應(yīng)用越來(lái)越廣泛，制約膜技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵不斷被攻破，以膜技術(shù)為核心的重大工程不斷出現(xiàn);三是產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)多方合作、兼并、重組等多元模式發(fā)展態(tài)勢(shì)，膜產(chǎn)業(yè)鏈上下游科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)呈現(xiàn)一體化、國(guó)際化發(fā)展，膜市場(chǎng)逐漸形成良性競(jìng)爭(zhēng)。

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